KR20130132325A - Method for manufacturing target with flange - Google Patents

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KR20130132325A
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target
flange
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KR1020130059186A
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히로타카 후카누마
신이치 사토우
카즈마 에노모토
카즈야 우이
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다이도 스틸 코오퍼레이션 리미티드
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Abstract

<Task> Provided is a method for manufacturing a target with a flange providing an excellent film and having excellent durability. <Method of solution> A method for manufacturing a target with a flange gives a flange part to the periphery for having the front side of the target mounted toward the inside of a device and comprises: a cold spray step (S1, S2) of preparing for a target having predetermined component composition, of spraying metal particles with gas flow, which are heated in the solid state temperature bandwidth, to the back side making a pair with a surface provided as the front side of the target, and of providing a backing plate unit by performing the plastic deformation of the metal particles on the back side while depositing the metal particles; and a machining step (S3) of forming the flange part through a machining process. [Reference numerals] (AA) Manufacturing a target;(BB) END;(S1) Preparing for a target;(S2) Depositing metal particles on a backing plate;(S3) Machining a flange part

Description

플랜지를 구비하는 타겟의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING TARGET WITH FLANGE}Method for manufacturing target having flange {METHOD FOR MANUFACTURING TARGET WITH FLANGE}

본 발명은, 성막 장치에 장착하기 위한 플랜지부가 부여된 플랜지를 구비하는 타겟의 제조 방법에 관한 것이다.This invention relates to the manufacturing method of the target provided with the flange with which the flange part for attaching to the film-forming apparatus is provided.

박막 형성 장치로서의 성막 장치에서는, 냉각된 장착부 상에 각종 형상의 판상(板狀)의 타겟을 판면을 맞대어 밀착 고정하여, 타겟을 냉각하면서 운전된다. 여기서, 이런 종류의 타겟은 판측면에서 플랜지 형태로 돌출된 단차를 갖는 플랜지부를 구비하고, 장치의 장착부 상에 배치된 후 그 장착부에 대해 가압되어 플랜지부를 고정 부재를 통해 나사 체결하여 고정된다. 이와 같은 플랜지를 구비하는 타겟으로는, 제조 방법에 따라 여러 가지의 종류가 알려져 있다.In a film forming apparatus as a thin film forming apparatus, a plate-shaped target of various shapes is brought into close contact with a plate surface on a cooled mounting portion, and is operated while cooling the target. Here, this kind of target has a flange portion having a step projecting in the form of a flange from the side of the plate, and is disposed on the mounting portion of the apparatus and then pressed against the mounting portion to be fixed by screwing the flange portion through the fixing member. . As a target provided with such a flange, various kinds are known according to a manufacturing method.

예를 들면, 특허문헌 1에서는, 타겟 재료로 이루어지는 원판 형상의 타겟체의 배면에, 지름보다 큰 원판 형상의 백킹 플레이트부를 갈륨, 인듐 또는 은 등의 저융점 금속으로 이루어지는 납땜재로 납땜하여 접합시킨 본딩형 플랜지를 구비하는 타겟을 개시하고 있다. 백킹 플레이트부가 플랜지부를 부여하는 것이다. 그러나, 이와 같은 타겟에서는, 성막 장치에서의 사용 중에 온도가 상승하게 되면, 납땜재가 재용해하여, 장치에 고정된 백킹 플레이트부로부터 타겟체가 이탈해버리는 우려가 있었다.For example, in Patent Literature 1, a disk-shaped backing plate portion larger than a diameter is brazed to a back surface of a disk-shaped target body made of a target material with a brazing material made of a low melting point metal such as gallium, indium or silver. A target having a bonded flange is disclosed. The backing plate part gives a flange part. However, in such a target, when temperature rises during use in a film-forming apparatus, there exists a possibility that a solder material may re-dissolve and the target body may detach | deviate from the backing plate part fixed to the apparatus.

또한, 특허문헌 2에서는, 타겟 재료로 이루어지는 타겟체의 판 외주면을 기계 가공하여 플랜지부를 부여한 일체형 플랜지를 구비하는 타겟을 개시하고 있다. 이 타겟에서는, 상기한 바와 같이 플랜지부를 고정 부재로 나사 체결하여 장착부에 가압했을 때, 기계 가공된 플랜지부의 베이스부 모서리에 응력 집중이 발생하기 쉽다. 즉, 성막 장치에서의 운전중 또는 운전 전후의 열응력에 의해, 그 플랜지부의 베이스부 모서리를 기점으로 하여 파열이 발생하기 쉽다. 이 경향은, 최근 많이 사용되는 다원계의 기계적으로 약한 타겟 재료로 얻어지는 타겟에 있어서 특히 현저하다.Moreover, patent document 2 is disclosing the target provided with the integral flange which machined the plate outer peripheral surface of the target body which consists of target materials, and provided a flange part. In this target, stress concentration tends to occur at the edge of the base portion of the machined flange portion when the flange portion is screwed into the fixing member and pressed to the mounting portion as described above. That is, the breakage tends to occur due to the thermal stress during or before and after the operation in the film forming apparatus, starting from the edge of the base portion of the flange portion. This tendency is especially remarkable for targets obtained with a multi-system mechanically weak target material which is widely used in recent years.

또한, 특허문헌 3에서는, 플랜지부를 부여하는 백킹 플레이트부 상에 타겟 재료 분말을 플라즈마 용사나 프레임 용사에 의해 용착시킨 용사 피막으로 이루어지는 타겟체를 부여하여 얻어지는 타겟을 개시하고 있다. 이 타겟의 제조법에서는, 납땜재를 사용하지 않고, 본딩형에 유사한 플랜지를 구비하는 타겟을 얻을 수 있다.Moreover, patent document 3 is disclosing the target obtained by giving the target body which consists of a sprayed coating which welded the target material powder by the plasma spraying or the frame spraying on the backing plate part which gives a flange part. In the manufacturing method of this target, the target provided with the flange similar to a bonding type can be obtained, without using a brazing material.

하지만, 특허문헌 4에서는, 특허문헌 3에 대해, 용사에 의해 용착시켜 얻어지는 타겟체가 저밀도이고, 대기 중에서의 타겟 재료 분말의 용융에 의해 가스 성분이 타겟체에 말려들고, 및 이들에 기인하여 타겟체 내부에 파티클(particle)을 발생시키고, 결과적으로, 이와 같은 타겟을 사용하여 얻어진 박막에서는, 미소 파티클을 포함할 수 있어 충분한 요구 성능을 만족할 수 없다고 지적하고 있다. 그리고, 특허문헌 4에서는, 타겟 재료 분말을 고상 온도 대역에서 가열하여 가스 흐름과 함께 백킹 플레이트 상에 스프레이하고, 타겟 재료 분말을 소성변형시키면서 퇴적시키는, 이른바 콜드 스프레이법에 의한 타겟을 개시하고 있다. 이 타겟에서는, 타겟 재료 분말을 용융시키지 않고 백킹 플레이트부 상에 부여하기 때문에 타겟체 내부의 파티클을 억제할 수 있고, 결과적으로 얻어지는 박막에서의 미소 파티클을 줄일 수 있다.However, in patent document 4, with respect to patent document 3, the target body obtained by welding with a thermal spray is low density, the gas component is rolled up to the target body by melting of the target material powder in air | atmosphere, and a target body originates in these It is pointed out that in the thin film obtained by generating particles inside, and thus, a thin film obtained by using such a target, microparticles may be included and sufficient performance requirements cannot be satisfied. And patent document 4 discloses the target by what is called a cold spray method which heats a target material powder in a solid-state temperature range, sprays it on a backing plate with a gas flow, and deposits, while plastic-straining a target material powder. In this target, since the target material powder is applied onto the backing plate portion without melting, particles inside the target body can be suppressed, and the resulting fine particles in the resulting thin film can be reduced.

일본국 공개특허공보 S61-183465호 공보Japanese Unexamined Patent Publication No. S61-183465 일본국 공개특허공보 2000-265265호 공보Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-265265 일본국 공개특허공보 2002-339032호 공보Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-339032 일본국 재공표 특허 2008-081585호 공보Japanese Patent Publication No. 2008-081585

상기한 바와 같이, 플랜지를 구비하는 타겟의 제조 방법에 의해, 성막 장치에서 타겟을 사용하여 얻어지는 박막의 성상에 영향을 주고, 또한, 백킹 플레이트부로부터의 타겟체의 이탈이나 플랜지부 근방의 파열의 발생 등, 그 수명에도 영향을 미치게 된다.As described above, the method for producing a target with a flange affects the properties of the thin film obtained by using the target in the film forming apparatus, and further, the separation of the target body from the backing plate portion and the rupture near the flange portion. It also affects its lifespan.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 양호한 박막을 부여하면서도 내구성에 우수한, 플랜지를 구비하는 타겟의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for producing a target having a flange that is excellent in durability while providing a good thin film.

본 발명에 의한 플랜지를 구비하는 타겟의 제조 방법은, 타겟 앞면을 장치 내부를 향해 장착할 수 있도록 주위에 플랜지부를 부여한 플랜지를 구비하는 타겟의 제조 방법에 있어서, 소정의 성분 조성을 갖는 타겟체를 준비하고, 상기 타겟체의 상기 타겟 앞면을 부여할 면과 한쌍을 이루는 배면에 대해, 고상 온도 대역에서 가열한 금속 입자를 가스 흐름과 함께 스프레이하고, 상기 배면 상에서 상기 금속 입자를 소성변형시키면서 퇴적시켜 백킹 플레이트부를 부여하는 콜드 스프레이 단계; 기계 가공하여 상기 플랜지부를 형성하는 기계 가공 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The manufacturing method of the target provided with the flange by this invention is a manufacturing method of the target provided with the flange which provided the flange part to the periphery so that the target front surface could be mounted toward the inside of an apparatus, The target body which has a predetermined component composition Preparing and spraying metal particles heated in a solid phase temperature zone with a gas flow on the back surface paired with the surface to which the target front surface of the target body is to be deposited, and depositing the metal particles on the back surface while plastically deforming the metal particles. A cold spray step of imparting a backing plate portion; Machining step of forming the flange portion by machining.

본 발명에 의하면, 양호한 박막을 부여하면서도 내구성에 우수한, 플랜지를 구비하는 타겟을 제조할 수 있다.According to this invention, the target provided with a flange which is excellent in durability while providing a favorable thin film can be manufactured.

상기한 발명에 있어서, 상기 타겟체는, Ti, Al, Cr, Nb, Si, Zr, Hf, V, Mo, W, Fe, Cu, C, B, Y 중 어느 하나의 단체(單體), 이들의 산화물, 질화물, 황화물, 탄화물, 붕소화물, 또는, 이들을 2종 이상 조합한 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 해도 좋다. 본 발명에 의하면, 박막을 형성시키기 위해 필요한 재료를 소정의 재료 중에서 선정하는 것에 의해, 양호한 박막을 부여하면서도 내구성에 우수한, 플랜지를 구비하는 타겟을 제조할 수 있다.In the above invention, the target body is any one of Ti, Al, Cr, Nb, Si, Zr, Hf, V, Mo, W, Fe, Cu, C, B, Y, These oxides, nitrides, sulfides, carbides, borides, or alloys of two or more thereof may be featured. According to the present invention, by selecting a material necessary for forming a thin film from a predetermined material, a target having a flange excellent in durability while providing a good thin film can be produced.

상기한 발명에 있어서, 상기 금속 입자는, Cu, Al, Fe 중의 한 단체, 이들의 산화물, 질화물, 탄화물, 황화물, 붕소화물, 또는, 이들을 2종 이상 조합한 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 해도 좋다. 본 발명에 의하면, 백킹 플레이트부에 필요한 재료를 소정의 재료 중에서 선정하는 것에 의해, 양호한 박막을 부여하면서도 내구성에 우수한, 플랜지를 구비하는 타겟을 제조할 수 있다.In the above invention, the metal particles may be formed of one of Cu, Al, Fe, oxides, nitrides, carbides, sulfides, borides, or alloys of two or more thereof. According to the present invention, by selecting a material required for the backing plate portion from among predetermined materials, a target having a flange excellent in durability while providing a good thin film can be produced.

도 1은 본 발명에 의한 제조 방법으로 얻어지는 타겟의 사시도이다.
도 2는 타겟의 성막 장치에 대한 고정 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
도 4는 각 제조 공정에 있어서의 타겟의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 제조 방법에서 사용되는 장치의 도면이다.
도 6은 실시예 및 비교예의 제조 조건 및 시험 결과를 나타내는 표이다.1 is a perspective view of a target obtained by the manufacturing method according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing the fixing state of the target film forming apparatus.
3 is a process chart showing the manufacturing method according to the present invention.
It is sectional drawing of the target in each manufacturing process.
5 is a diagram of an apparatus used in the manufacturing method according to the present invention.
6 is a table showing production conditions and test results of Examples and Comparative Examples.

본 발명에 따른 일 실시예로서의 제조 방법에 의해 얻어지는 타겟에 대해, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.A target obtained by the manufacturing method as an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예로서의 타겟(10)은, 거의 원판 형상의 타겟부(1)의 메인면(도 1에 있어서는 타겟부(1)의 하면) 상에, 후술하는 콜드 스프레이법으로 기판(2)을 퇴적시켜 접합시킨 후, 이를 기계 가공하여 얻어진 플랜지를 구비하는 타겟이다. 본 발명에 따른 타겟은, 이른바 스퍼터링이나, 아크에 의한 성막 모두 적용할 수 있다.As shown in FIG. 1, the target 10 as a present Example is carried out by the cold spray method mentioned later on the main surface (bottom surface of the target part 1 in FIG. 1) of the target part 1 of substantially disk shape. After depositing and bonding the board | substrate 2, it is a target provided with the flange obtained by machining. The target according to the present invention can be applied to so-called sputtering and film formation by arcing.

타겟부(1)는, 일반적으로 성막시에 사용되는 원판 형상의 타겟판과 동일하다. 후술하는 바와 같이, 그 제조 방법은 한정되지 않는다. 또한, 박막을 형성하기 위한 재료, 예를 들면, Ti, Al, Cr, Nb, Si, Zr, Hf, V, Mo, W, Fe, Cu, C, B, Y 중의 한 단체(單體), 이들의 산화물, 질화물, 황화물, 탄화물, 붕소화물, 또는, 이들을 2종 이상 조합한 합금으로 이루어지는 평판(平板)일 수 있다.The target part 1 is generally the same as the disk shaped target board used at the time of film-forming. As mentioned later, the manufacturing method is not limited. Further, a material for forming a thin film, for example, one of Ti, Al, Cr, Nb, Si, Zr, Hf, V, Mo, W, Fe, Cu, C, B, Y, It may be a flat plate made of oxides, nitrides, sulfides, carbides, borides, or alloys of two or more thereof.

기판(2)은, 타겟부(1)보다 큰 지름을 갖는 거의 원판 형상의 금속판이다. 기판(2)의 외주부 근방은 타겟부(1)의 외측으로 돌출하여, 단차를 갖는 플랜지부(3)로 되어 있다. 기판(2)은, 후술하는 콜드 스프레이법으로 부여되고, 예를 들면, Cu, Al, Fe 중의 한 단체, 이들의 산화물, 질화물, 탄화물, 황화물, 붕소화물, 또는, 이들을 2종 이상 조합한 합금으로 이루어질 수 있다.The board | substrate 2 is a substantially disk shaped metal plate which has a diameter larger than the target part 1. The periphery of the outer peripheral part of the board | substrate 2 protrudes outward of the target part 1, and becomes the flange part 3 which has a level | step difference. The board | substrate 2 is given by the cold spray method mentioned later, For example, one piece of Cu, Al, Fe, these oxides, nitrides, carbides, sulfides, borides, or the alloy which combined these 2 or more types Can be made.

도 2에 나타내는 바와 같이, 타겟(10)은, 성막 장치의 냉각된 장착부(5)의 판면에 기판(2)의 배면을 가압하여 맞대어 밀착되어, 플랜지부(3)를 고정 부재(7)로 나사 체결하여 고정된다(여기서, 나사는 도시하지 않는다.). 이 단면 구조로부터 명확한 바와 같이, 성막 장치 운전시에 타겟부(1)를 효율적으로 냉각할 수 있도록, 기판(2)은 열전도성이 높은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2, the target 10 presses against the back surface of the board | substrate 2 against the board surface of the cooled mounting part 5 of the film-forming apparatus, and is brought into close contact, and the flange part 3 is fixed to the fixing member 7 It is fixed by screwing it in (where a screw is not shown). As is clear from this cross-sectional structure, it is preferable that the substrate 2 is made of a material having high thermal conductivity so that the target portion 1 can be efficiently cooled during the film deposition apparatus operation.

다음으로, 상기한 타겟의 제조 방법의 일 실시예에 대해, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.Next, an embodiment of the above-described method for producing a target will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5.

타겟부 준비 단계 S1에서는, 도 4(a)에 나타내는 바와 같은 판상의 타겟부(1)를 준비한다. 상기 타겟부(1)는 상기한 바와 같은 재료로 이루어지는 평판 타겟이고, 종래의 것을 사용할 수 있다.In target part preparation step S1, the plate-shaped target part 1 as shown to Fig.4 (a) is prepared. The said target part 1 is a flat plate target which consists of a material as mentioned above, and can use a conventional thing.

이어서, 백킹 플레이트 퇴적 단계 S2에서는, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 타겟부(1)를 후술하는 바와 같은 콜드 스프레이 장치에 세팅하고, 그 한쪽의 메인면 상에 기판(2)을 콜드 스프레이 장치를 사용하여 층 형태로 형성한다.Next, in backing plate deposition step S2, as shown to FIG. 4 (b), the target part 1 is set to the cold spray apparatus as mentioned later, and cold spraying the board | substrate 2 on the one main surface. Form in layer form using the device.

여기서, 도 5에 모식적으로 나타내는 바와 같이 콜드 스프레이 장치(40)에서는, 가스봄베(gasbombe) 등으로부터 공급되는 불활성 가스를 가스 유닛(41)에 가이드하여, 캐리어 가스 라인(42) 및 반송 가스 라인(43)에 그 유량을 조절하면서 분기시킨다. 캐리어 가스 라인(42)을 흐르는 불활성 가스는 히터(45)로 가이드되어 소정의 온도로 가열되어, 챔버(46) 내로 가이드된다. 한편, 반송 가스 라인(43)을 흐르는 불활성 가스는 피더(feeder)(44)에 가이드되어, 상기한 기판(2)이 되는 재료로 이루어지는 금속 분말을 반송하면서 챔버(46) 내로 가이드된다. 챔버(46)의 내부에서는, 가열된 불활성 가스에 의해, 금속 분말이 고상 온도 대역에서 가열되어, 즉, 금속 분말이 고체 상태를 유지하는 소정의 온도 범위로 가열되어, 노즐(47)에 반송된다. 노즐(47)의 내부에는 도시하지 않는 압축부가 마련되어 있고, 금속 분말을 반송하는 불활성 가스를 통과시키는 것에 의해 이를 초음속 흐름으로 하도록 가속할 수 있다. 가열되고 또한 가스 흐름과 함께 가속화된 금속 분말의 입자(20)는, 노즐(47)로부터 타겟부(1)를 향해 스프레이된다. 이 분사된 입자(20)는 고체 상태를 유지한 채로 타겟부(1)의 메인면 상에 고속으로 충돌하여, 자체를 소성변형시키면서 타겟부(1)의 표면 형상을 따라 변형하여 부착된다. 노즐(47)을 타겟부(1)에 대해 상대적으로 이동시키면서, 금속 분말의 입자(20)를 타겟부(1)의 메인면을 덮도록 부착시킨다. 이에 의해, 첫번째 입자층(2')을 타겟부(1)의 메인면 상에 형성시킨다.Here, as schematically shown in FIG. 5, in the cold spray device 40, an inert gas supplied from a gas bombe or the like is guided to the gas unit 41, and the carrier gas line 42 and the carrier gas line are shown. Branching to 43 is performed while adjusting the flow rate. The inert gas flowing through the carrier gas line 42 is guided by the heater 45, heated to a predetermined temperature, and guided into the chamber 46. On the other hand, the inert gas which flows through the conveying gas line 43 is guided to the feeder 44, and is guided into the chamber 46, conveying the metal powder which consists of the material used as the board | substrate 2 mentioned above. In the chamber 46, the metal powder is heated in the solid-state temperature zone by the heated inert gas, that is, the metal powder is heated to a predetermined temperature range in which the solid state is maintained and conveyed to the nozzle 47. . The inside of the nozzle 47 is provided with the compression part not shown, and it can accelerate so that it may become supersonic flow by letting inert gas which conveys a metal powder. Particles 20 of metal powder heated and accelerated with the gas flow are sprayed from the nozzle 47 toward the target portion 1. The injected particles 20 collide at high speed on the main surface of the target portion 1 while maintaining a solid state, and deform and adhere along the surface shape of the target portion 1 while plastically deforming itself. While moving the nozzle 47 relative to the target portion 1, the particles 20 of metal powder are attached to cover the main surface of the target portion 1. As a result, the first particle layer 2 'is formed on the main surface of the target portion 1.

여기서, 타겟부(1)가 Cu나 Al 등 타겟으로서 사용되는 다른 재료에 비해 소성변형하기 쉬운 재료로 이루어지는 경우, 입자(20)가 충돌한 부분을 소성변형시킬 수 있고, 동시에 소성변형되는 입자(20)가 타겟부(1)와의 충돌 부분의 소성변형 부분에 침투하여 부착될 수 있다. 이에 의해 입자층(2')을 타겟부(1)와 더욱 강고하게 접합시킬 수 있다.Here, when the target portion 1 is made of a material that is easily plastically deformed compared to other materials used as targets such as Cu or Al, the particles in which the particles 20 collide can be plastically deformed, and at the same time plastically deformed ( 20 may penetrate and attach to the plastic deformation portion of the collision portion with the target portion 1. As a result, the particle layer 2 'can be more firmly bonded to the target portion 1.

나아가, 첫번째 입자층(2') 상에 금속 분말 입자(20)의 분사를 겹쳐서 진행한다. 입자(20)는, 입자층(2') 상에서 스스로 소성변형하고, 이와 함께 입자층(2')도 소성변형시키면서 충돌해간다. 이와 같이, 입자(20)는 소성변형하면서 충돌하는 것에 의해, 예를 들면 플라즈마 용사법과 같은 용융 금속을 분사하여 퇴적시키는 경우에 비해 고밀도로 퇴적시킬 수 있다. 이를 반복하는 것에 의해, 기판(2)이 타겟부(1)의 메인면 상에 층형태로 형성된다.Further, the injection of the metal powder particles 20 is superimposed on the first particle layer 2 '. The particles 20 plastically deform themselves on the particle layer 2 ', and collide with each other while also plastically deforming the particle layer 2'. As described above, the particles 20 are collided while plastically deforming, and thus, the particles 20 can be deposited at a higher density than when the molten metal such as plasma spraying is sprayed and deposited. By repeating this, the board | substrate 2 is formed in layer form on the main surface of the target part 1.

또한, 첫번째 입자층(2')을 형성한 후에 금속 분말의 단위 시간당의 분사량을 늘려도 좋다. 이 경우, 입자(20)를 입자층(2')에 부착시킬 수 있는 범위에서, 불활성 가스의 온도나 압력 등의 조건을 적절히 변경하여, 더욱 효율적으로 소정의 두께의 기판(2)을 얻을 수 있다. 물론 콜드 스프레이 장치(40)는 상기한 구성의 장치에 한정되지 않고, 또한, 예를 들면, 히터를 복수 단으로 구성하거나, 캐리어 가스를 더욱 고온으로 가열하는 장치를 부여하는 등, 적절히 변경할 수 있다.In addition, after forming the first particle layer 2 ', the injection amount per unit time of the metal powder may be increased. In this case, within the range in which the particles 20 can be attached to the particle layer 2 ', conditions such as temperature and pressure of the inert gas can be appropriately changed to obtain the substrate 2 having a predetermined thickness more efficiently. . Of course, the cold spray apparatus 40 is not limited to the apparatus of the said structure, For example, it can change suitably, for example, to comprise a heater in multiple stages, or to provide the apparatus which heats a carrier gas to high temperature. .

나아가, 백킹 플레이트 퇴적 단계 S2에서는, 형성된 기판(2)의 잔류 응력을 완화하기 위해, 기판(2)에 완화 열처리를 하는 것이 바람직하다. 또한, 완화 열처리를 하는 것에 의해 상기한 타겟부(1)의 냉각을 효율적으로 할 수 있도록, 기판(2)의 열전도율을 향상시킬 수 있다. 완화 열처리의 처리 조건은, 기판(2)의 재료에 대응되지만, 대략, 가열 온도 200~700℃, 유지 시간 2~10Hr의 범위 내에서 적절히 설정할 수 있다.Further, in the backing plate deposition step S2, in order to relieve the residual stress of the formed substrate 2, it is preferable to perform a relaxation heat treatment on the substrate 2. In addition, by performing mild heat treatment, the thermal conductivity of the substrate 2 can be improved so that the cooling of the target portion 1 can be efficiently performed. Although the processing conditions of the relaxation heat treatment correspond to the material of the board | substrate 2, it can be set suitably within the range of heating temperature 200-700 degreeC and holding time 2-10 Hr.

기계 가공 단계 S3에서는, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 기판(2)의 지름을 타겟부(1)의 지름보다 커지도록 기계 가공한다. 즉, 적어도 타겟부(1)의 외주부를 절삭하여, 기판(2)의 외주부가 외주측을 향해 돌출하는 플랜지부(3)를 형성하도록 기계 가공을 한다. 기타, 타겟(10)을 성막 장치에 장착하기 위한 형상을 부여하는 기계 가공이나, 기판(2)의 배면을 장착부(5)의 판면에 밀착시키기 위한 연마 가공 등이 필요에 따라 이루어진다. 이상에 의해 타겟(10)이 얻어진다.In machining step S3, as shown to FIG. 4 (c), it processes so that the diameter of the board | substrate 2 may become larger than the diameter of the target part 1. That is, at least the outer peripheral part of the target part 1 is cut and machined so that the outer peripheral part of the board | substrate 2 may form the flange part 3 which protrudes toward an outer peripheral side. In addition, the machining which gives the shape for mounting the target 10 to a film-forming apparatus, the grinding | polishing process for making the back surface of the board | substrate 2 adhere to the plate surface of the mounting part 5, etc. are performed as needed. The target 10 is obtained by the above.

〔평가 시험〕[Evaluation test]

다음으로, 상기한 제조 방법 및 비교예로서의 제조 방법에 의한 타겟의 평가 시험의 결과를 설명한다. 우선, 평가 시험에 사용한 시험편의 제작 방법에 대해 상세하게 설명한다.Next, the result of the evaluation test of the target by the manufacturing method mentioned above and a manufacturing method as a comparative example is demonstrated. First, the manufacturing method of the test piece used for the evaluation test is demonstrated in detail.

우선, Al-44질량% Cr-3질량% B(Al:Cr:B=53:44:3)로 이루어지는 분말을 지름 161mm, 두께 10mm의 거의 원판 형상체로 소결한 일반적인 타겟 플레이트를 준비했다.First, the general target plate which sintered the powder which consists of Al-44 mass% Cr-3 mass% B (Al: Cr: B = 53: 44: 3) to the substantially disk-shaped object of diameter 161mm and thickness 10mm was prepared.

실시예 1 및 2에서는, 상기한 제조 방법에 의해, 타겟 플레이트의 메인면 상에, 각각 Cu 및 Al의 금속 분말을 두께 6mm로 퇴적시켰다. 또한, 백킹 플레이트 퇴적 단계 S2에 있어서, 금속 분말을 분사시키기 위한 불활성 가스는 질소 가스, 불활성 가스의 가열 온도는 600℃, 챔버(46)(도 5 참조)의 내압은 3MPa로 했다. 또한, 기계 가공 단계 S3에 있어서, 타겟부(1)의 외주뿐만 아니라, 전체면에 기계 가공을 하여, 타겟부(1)를 지름 154mm×두께 8mm, 기판(2)을 지름 160mm×두께 4mm의, 플랜지를 구비하는 거의 원판 형상체인 타겟(10)을 얻었다. 이 제조 방법을 도 6에서는 콜드 스프레이법으로 표기했다.In Examples 1 and 2, metal powders of Cu and Al were deposited to a thickness of 6 mm on the main surface of the target plate by the above-described manufacturing method. In addition, in backing plate deposition step S2, the inert gas for injecting metal powder was nitrogen gas, the heating temperature of the inert gas was 600 degreeC, and the internal pressure of the chamber 46 (refer FIG. 5) was 3 Mpa. In addition, in the machining step S3, not only the outer periphery of the target portion 1 but also the entire surface is machined, and the target portion 1 has a diameter of 154 mm x thickness 8 mm and the substrate 2 having a diameter of 160 mm x thickness 4 mm. And the target 10 which is a substantially disk-shaped body provided with a flange was obtained. This manufacturing method was described with the cold spray method in FIG.

한편, 비교예 1 및 2에서는, 각각 Cu 및 Al로 이루어지는 기판을 준비하고, 인듐으로 이루어지는 납땜재를 사용하여 타겟 플레이트에 이 기판을 납땜 접합했다. 이에 대해서도, 타겟부(1)를 지름 154mm×두께 8mm, 기판(2)을 지름 160mm×두께 4mm의, 플랜지를 구비하는 거의 원판 형상체인 타겟(10)을 얻었다. 이 제조 방법을 도 6에서는 본딩법으로 표기했다.On the other hand, in the comparative examples 1 and 2, the board | substrate which consists of Cu and Al was prepared, respectively, and this board | substrate was solder-bonded to the target plate using the brazing material which consists of indium. Also about this, the target 10 which is a substantially disk-shaped object provided with a flange of 154 mm diameter x 8 mm diameter and the board | substrate 2 with diameter 160 mm x thickness 4 mm was obtained. This manufacturing method was described with the bonding method in FIG.

실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 타겟(10)에 있어서, 타겟부(1)와 기판(2)의 계면을 그 두께 방향의 약 중앙에 포함하도록, 세로 30mm, 가로 30mm, 두께 8±1mm의 판상 시험편을 각각 잘라냈다. 이 판상 시험편은 후술하는 가열 시험 및 인장 시험에 제공했다.In the target 10 of Example 1, 2 and the comparative examples 1 and 2, 30 mm long, 30 mm wide, and thickness 8 so that the interface of the target part 1 and the board | substrate 2 may be contained in about the center of the thickness direction. Each plate-shaped test piece of ± 1 mm was cut out. This plate-shaped test piece was used for the heat test and tension test mentioned later.

다음으로, 판상 시험편을 사용한 평가 시험, 즉, 내열성을 평가하는 가열 시험, 및 접합 강도를 평가하는 인장 시험의 각 방법에 대해 설명한다.Next, each method of the evaluation test using a plate-shaped test piece, ie, the heating test which evaluates heat resistance, and the tensile test which evaluates joint strength, is demonstrated.

내열성을 평가하는 가열 시험은, 판상 시험편을 300℃로 가열 유지하여, 타겟부(1)가 기판(2)으로부터 그 계면에 있어서 이탈하는지를 확인하는 것으로 진행했다. 여기서, 도 6에 있어서, 이탈이 없는 경우에 대해서는 "양호"로 판정하여 "○"를, 이탈이 확인된 경우에는 "불량"으로 판정하여 "×"을 기록했다.The heating test evaluating heat resistance proceeded by confirming that the plate-shaped test piece was heated and maintained at 300 ° C. to determine whether the target portion 1 was separated from the substrate 2 at the interface thereof. Here, in Fig. 6, when there is no departure, it is determined as "good", and when "deviation is confirmed," it is determined as "bad" and "x" is recorded.

접합 강도는, 판상 시험편의 접합 계면을 사이에 둔 상면 및 저면을 각각 지그에 고정하고, 실온에서, 타겟부(1)와 기판(2)의 계면에 거의 수직 방향을 따라 인장 하중을 부하하여, 인장 강도(파단 하중) 및 파단 위치를 확인하는 것으로 진행했다. 여기서, 도 6에 있어서, 파단 위치가 계면으로부터 타겟부(1) 또는 기판(2)의 측에 있는 경우, 접합 계면의 접합 강도가 높다고 판단하여 "○"를, 이에 대해, 파단 위치가 계면인 경우, 상대적으로 접합 계면의 접합 강도가 불충분한 것으로 판정하여 "×"을 기록했다.Bonding strength fixes the upper surface and the lower surface which interposed the bonding interface of a plate-shaped test piece to jig, respectively, and loads a tensile load along the direction substantially perpendicular to the interface of the target part 1 and the board | substrate 2 at room temperature, Proceeding to confirm the tensile strength (break load) and the break position. Here, in FIG. 6, when the breaking position is on the side of the target portion 1 or the substrate 2 from the interface, it is judged that the bonding strength of the bonding interface is high, and " ○ " In the case, it was determined that the bonding strength of the bonding interface was relatively insufficient, and "x" was recorded.

이상에 관한 시험 결과는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 실시예 1에서는, 가열 시험에 있어서 이탈이 없고, 내열성은 "양호"로 판정되었다. 인장 시험에 있어서 인장 강도는 4.8N/mm2, 파단 위치는 타겟부(1)측이고, 접합 강도는 높았다. 또한, 실시예 2에서도, 가열 시험에 있어서 이탈이 없고, 내열성은 "양호"로 판정되었다. 인장 시험에 있어서 인장 강도는 실시예 1과 동등한 4.8N/mm2이고, 파단 위치는 타겟부(1)측이고, 접합 강도는 높았다. 실시예 1 및 2에 있어서, 도 1을 참조하면, 타겟부(1)에 콜드 스프레이법으로 부여된 기판(2)이 그 계면에서 서로 침투하듯이 접합되어, 앵커 효과에 의해 강고한 접합을 얻은 것으로 추측된다. 즉, 실시예 1 및 2의 플랜지를 구비하는 타겟은, 양호한 내열성 및 접합 강도를 구비하고, 내구성에 우수하다.As for the test result concerning the above, as shown in FIG. 6, in Example 1, there was no detachment in the heating test, and heat resistance was determined to be "good". In the tensile test, the tensile strength was 4.8 N / mm 2 , and the breaking position was at the target portion 1 side, and the bonding strength was high. In addition, in Example 2, there was no detachment in the heating test, and the heat resistance was determined to be "good". In the tensile test, the tensile strength was 4.8 N / mm 2 equivalent to that of Example 1, the breaking position was on the target portion 1 side, and the bonding strength was high. In Examples 1 and 2, referring to FIG. 1, the board | substrates 2 provided by the cold spray method to the target part 1 are joined so that each other may penetrate at the interface, and the firm effect was obtained by the anchor effect. It is assumed to be. That is, the target provided with the flange of Examples 1 and 2 has favorable heat resistance and joint strength, and is excellent in durability.

한편, 비교예 1 및 2에서는, 가열 시험에 있어서, 접합부가 인듐의 융점인 152℃ 부근에서 재용해하여 이탈을 발생시켜, 내열성은 "불량"으로 판정되었다. 또한, 두 비교예 1 및 2 모두, 인장 시험에 있어서 인장 강도는 1.6N/mm2, 파단 위치는 접합 계면이고, 접합 강도는 매우 낮았다.On the other hand, in the comparative examples 1 and 2, in a heating test, the junction part re-dissolved in the vicinity of 152 degreeC which is melting | fusing point of indium, and generate | occur | produced, and heat resistance was determined as "defect". In both comparative examples 1 and 2, in the tensile test, the tensile strength was 1.6 N / mm 2 , the fracture position was the bonding interface, and the bonding strength was very low.

이상, 본 실시예의 제조 방법에 의하면, 타겟부(1)와 기판(2)의 계면에서의 이탈이나 파단이 쉽게 발생하지 않고 내구성에 우수한, 플랜지를 구비하는 타겟(10)을 부여할 수 있다. 또한, 타겟부(1)는 이를 변성시키는 바와 같은 가공을 부여하지 않기 때문에, 타겟부(1)를 소정의 방법에 의해 얻어 그 본래의 양호한 박막을 부여할 수 있다.As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to provide a target 10 having a flange having excellent durability without separation or breakage at the interface between the target portion 1 and the substrate 2. In addition, since the target portion 1 does not impart processing such as to denature it, the target portion 1 can be obtained by a predetermined method and given its original good thin film.

이상으로, 본 발명에 의한 대표적 실시예 및 이에 기초하는 변형예에 대해 설명했지만, 본 발명은 꼭 이들에 한정되는 것이 아니다. 당업자라면, 첨부한 특허청구범위를 벗어나지 않고, 다양한 대체 실시예를 도출해낼 수 있을 것이다.As mentioned above, although the typical Example by this invention and the modification based on this were demonstrated, this invention is not necessarily limited to these. Those skilled in the art will be able to derive various alternative embodiments without departing from the scope of the appended claims.

1: 타겟부
2: 기판
3: 플랜지부
10: 타겟
40: 콜드 스프레이 장치1: target part
2: substrate
3: flange
10: Target
40: cold spray device

Claims (3)

타겟 앞면을 장치 내부를 향해 장착할 수 있도록 주위에 플랜지부를 부여한 플랜지를 구비하는 타겟의 제조 방법에 있어서,
소정의 성분 조성을 갖는 타겟체를 준비하고, 상기 타겟체의 상기 타겟 앞면을 부여할 면과 한쌍을 이루는 배면에 대해, 고상 온도 대역에서 가열한 금속 입자를 가스 흐름과 함께 스프레이하고, 상기 배면 상에서 상기 금속 입자를 소성변형시키면서 퇴적시켜 백킹 플레이트부를 부여하는 콜드 스프레이 단계;
기계 가공하여 상기 플랜지부를 형성하는 기계 가공 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 플랜지를 구비하는 타겟의 제조 방법.In the manufacturing method of the target provided with the flange which provided the flange part in the circumference so that a target front surface can be mounted toward an apparatus inside,
Preparing a target body having a predetermined component composition, spraying metal particles heated in a solid phase temperature zone with a gas flow to the rear surface paired with the surface to which the target front surface of the target body is to be provided, and on the rear surface of the target body. Cold spray step of depositing the metal particles while the plastic deformation to give the backing plate portion;
And machining to form the flange portion by machining. 제1항에 있어서,
상기 타겟체는, Ti, Al, Cr, Nb, Si, Zr, Hf, V, Mo, W, Fe, Cu, C, B, Y 중의 한 단체, 이들의 산화물, 질화물, 황화물, 탄화물, 붕소화물, 또는, 이들을 2종 이상 조합한 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 플랜지를 구비하는 타겟의 제조 방법.The method of claim 1,
The target is one of Ti, Al, Cr, Nb, Si, Zr, Hf, V, Mo, W, Fe, Cu, C, B, Y, oxides, nitrides, sulfides, carbides, borides Or, The manufacturing method of the target provided with a flange characterized by consisting of the alloy which combined these 2 or more types. 제2항에 있어서,
상기 금속 입자는, Cu, Al, Fe 중의 한 단체, 이들의 산화물, 질화물, 탄화물, 황화물, 붕소화물, 또는, 이들을 2종 이상 조합한 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 플랜지를 구비하는 타겟의 제조 방법.3. The method of claim 2,
The metal particles are made of one of Cu, Al, Fe, oxides, nitrides, carbides, sulfides, borides, or alloys of two or more thereof. Way.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6014818B1 (en) * 2015-04-06 2016-10-26 株式会社クラフト Sputtering target
CN105220121B (en) * 2015-10-27 2018-08-03 有研亿金新材料有限公司 A kind of target material assembly and preparation method thereof
JP6649245B2 (en) 2016-12-28 2020-02-19 株式会社コベルコ科研 Repair method of backing plate for sputtering target and repaired backing plate
CN108118326B (en) * 2017-12-28 2020-01-21 广东省新材料研究所 Additive manufacturing method of 3.87m high-purity copper rotary target material
CN108195755B (en) * 2017-12-28 2020-05-19 广东省新材料研究所 Method for testing bonding strength of stainless steel back tube and high-purity copper target

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016004447A1 (en) * 2014-07-08 2016-01-14 Plansee Se Target and method for producing a target
US11101116B2 (en) 2014-07-08 2021-08-24 Plansee Se Target and process for producing a target

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